7月8日，日军以优势兵力向宛平县城大举进攻，连续进攻3次。中国守军冒着猛烈的炮火英勇奋战，打退了敌军多次猖狂的进攻。战前，何基沣旅长动员战士奋勇杀敌。他说："国家多难！民族多难！吾辈受人民养育深思之军人，当以死报国，笑卧沙场，何惧马革裹尸还？战死者光荣，偷生者耻辱！"
是日晚，大刀队乘夜暗袭击日军，官兵义愤填膺，勇猛衝杀，连克铁桥、龙王庙等处。日寇惊呼："宛平虽小，但守军勇猛，数攻不下！"
芦沟桥事变的消息传到东京后，日本法西斯分子感到异常兴奋，气焰十分嚣张。他们狂叫战争"终于开始了！越大越好！"根本蔑视中国人民的抗日力量，坚决要求藉机一举把中国击垮，狂妄地宣称："国内动员的声势，或者满载兵员的列车一通过山海关，中国方面就会屈服。""充其量不过是进行一次保定会战就万事大吉了。"
然而，在军部内部，对此时发动对华全面战争看法并不统一。一些强硬派主张中国不堪一击，应抓紧机会彻底解决中国问题，但另一些被称为不扩大派的人则认为，真正阻碍日本向外扩张的是苏联和美国，目前日本在"满洲"以对付苏联和美国为目标的5年战备计划正在进行，因此不主张将力量消耗在中国战争的泥潭中，而给美苏以可乘之机。主张这一观点的有海军省，陆军省中"九一八"的罪魁祸首——参谋本部作战部部长石原莞尔也持这一观点。
出于对陆军的反感，山本五十六也不主张扩大战争。据说，他曾对其知心朋友武井大助说："陆军中的这些混蛋们，果然挑起了战火，简直要把人气疯了。我从此戒烟，直到这次事件结束为止。"本来山本没有喝酒的嗜好，但却非常喜欢喝咖啡和抽烟，尤其是对抽烟十分讲究。在他公开宣布"蒋介石不认输就不再吸烟"之后，把自己在英国时买的上等雪茄香烟统统送了人。当1936年回国的驻英大使松平恆雄（与山本同为新渴县人，又同为1934年伦敦谈判代表）想送给他一些英国的名牌雪茄时，山本也没有为其所动，对他说："请替我保管吧。这次事变过去后，我一定抽。"
儘管反对派力量不弱，但在日本政府内，其时法西斯主义已占上风，在陆相向天皇保证3个月解决中国事变后，7月9日陆相杉山元正式向内阁提出派兵案。10日，参谋本部内定从国内派遣3个师团和航空兵团，从关东军派遣2个旅团，从朝鲜军派2个师团。
11日上午，日本内阁召开五相会议，审议杉山元提出的派兵法案。会议没有经过什么争论，就决定了派兵方针，发表《出兵华北声明》。12日，新仟中国驻屯军司令官香月清司中将到达华北，在停战和谈阴谋掩护下，加紧调兵遣将。7月25日，在日军作好充分准备之后，香月清司向29军军长宋哲元提出"哀的美敦书"，限29军在24小时撤离北平城区，移驻河北省南部，否则，即以飞机大炮攻城。但是守军广大官兵在日寇肆意欺凌下激愤异常，尤其在北平学生和各界人民支援鼓舞下，不顾家哲元的命令，纷起抵抗，在八宝山一线取得了局部的胜利，一度攻克丰臺车站，并粉碎日军企图从彰仪门攻入北平城内的阴谋。28日，日军以飞机、坦克配合重兵，猛袭南苑守军指挥部，整日狂轰滥炸。29军无险可守，仅凭营地应战，伤亡惨重，副军长佟麟阁、师长赵登禹均以身殉国。在日军优势兵力攻击下，29军被迫撤往保定，北平旋被日军控制。接着天津亦带着满目残垣断壁沦于敌手。至此，在芦沟桥事变后的第22天，日军已控制了中国华北心腹要地。
一方面，陆军在华北的"成功"刺激了日本海军的战争野心，他们不甘心让陆军在中国抢了头功，另一方面，海军包括山本在内认识到日本已全面捲入对中国的战争，他们不希望在中国的战争慢吞吞地消耗其准备对美的作战物资，因而坚决主张在中国要害腹地给予猛力一击，以儘早结束中国战争。基于这两种目的，日本海军决定发动更大规模的战争，将在华北的"局部战争"转变成全面战争。
7月12日，日本海军军令部秘密制订对华作战方案：首先在战争的第一阶段，配合陆军进行华北作战，然后在战争的第二阶段，在陆军的配合下进行上海作战，将战争扩大到华中和华南。在山本五十六之前担任海军次长的第3舰队司令官长谷川清中将，马上通过关係了解到了军令部的企图，并于7月16日向军令部献策，说什么"要想以武力打开日中关係的现状，解决中国问题，只有惩罚中国，使中国的国民党中央势力屈服。"为了实现这一目的，应取消以"讨伐第29军"为第一目的、"惩罚中国"为第二目的方针，把"惩罚中国"作为作战的唯一目的。他力主派出5个师团的兵力进行京沪之战，叫嚣"欲置中国于死地，以控制上海和南京最为重要。"海军首脑经过协商，于7月28日电令长谷川清，立即撤退长江沿岸的日侨，为华中作战作准备。
其时驻上海的第3舰队和海军特别陆战队共有4000多人。第3舰队辖有第10战队、第11战队和第5水雷战队，以巡洋舰"出云"号为旗舰。
8月8日，日本驻华大使川越茂到达上海，连日与日方驻上海总领事冈本、领事青冈范五以及长谷川、海军武官本田辅等研究上海的形势